二氧化钒薄膜光致绝缘体-金属相变的太赫兹时域光谱研究

摘要：

二氧化钒薄膜在光的照射下，会从绝缘体相变为金属，伴随有电导率的剧变，该现象称之为光致绝缘体‐金属相变。二氧化钒薄膜的这种相变对于太赫兹波段的调制器或者其他功能器件有重要应用。利用太赫兹时域光谱技术研究了二氧化钒薄膜光致绝缘体‐金属相变前后的透射光谱变化，分析了该薄膜的这种光致相变在太赫兹波段的特性。实验中二氧化钒薄膜相变成金属的过程分别通过连续激光照射和飞秒激光照射实现。两种照射方式下，均观察到了明显的太赫兹波形变化，并且随着照射光功率的增大，信号的幅度衰减以及时域波形畸变逐渐加剧。进而通过对透射太赫兹时域信号的傅里叶变换光谱分析发现，在照射光功率增加时，不但该薄膜的透射光谱幅值在下降，而且其谱线形状也在随之改变，其原因为二氧化钒薄膜的色散特性在光照条件下逐渐趋向金属性所致。为清晰的描述光致相变的色散特点，用二氧化钒薄膜光照前后透射光谱的幅度差定义了透射率调制函数来描述上述现象。在透射率调制函数曲线上，能够明显的看出二氧化钒的这种光致相变在太赫兹波段具有强烈的频率相关性质，并且随照射光功率变化呈规律性演化。进一步对比发现，虽然连续光和飞秒激光照射方式都能引发光致相变，但在同样透射光谱情况下，对应的激发光功率存在明显不同，对这两种照射方式下的相变效率差别进行了分析和讨论。

关键词：光致相变、太赫兹时域光谱、二氧化钒

分类号：TN29(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家国际科技合作专项项目2011DFA12430;国防科工局技术基础科研项目JSJC2013210C42;中国电子科技集团技术创新基金项目JJ120224;安徽省重大科学仪器专项项目1310115190;国家重点基础研究计划项目2014CB339800，2011CB808101，2010CB327604;国家自然科学基金项目61377047，61377041，61322502;长江学者和创新团队发展计划项目IRT13033

在线出版日期：2015-12-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：3046-3049